电路模型和电路理论.ppt

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1、第一章电路模型和电路理论1.1电路和电路模型1.2电流和电压的参考方向1.3电功率和能量1.4电路元件1.5电压源和电流源1.6受控源1.7基尔霍夫定律本章重点homework目录1.电压、电流的参考方向3.基尔霍夫定律重点：2.电阻、电容、电感和电源元件的特性1.1电路和电路模型1.1.1实际电路组成图1.1-1手电筒电路它由3部分组成：①电源，它的作用是将其他形式的能量转换为电能(图中干电池电源是将化学能转换为电能)；②负载，它将电源供给的电能转换为其他形式的能量(图中灯泡将电能转换为光和热能)；③中间环节：导线和开关。电源、负载与连接导线是任何实际电路

2、都不可缺少的3个组成部分。1.1.2电路模型电路模型是由理想元件构成的反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元件。电路模型5种基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件5种基本理想电路元件有三个特征：（a）只有两个端子；（b）可以用电压或电流按数学方式描述；（c）不能被分解为其他元件。注意电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。1.2电流和电压的参考方向1.2.1电流及其参考方向电流强度的定义电荷量的单

3、位为C(库仑)，时间的单位为s(秒)，则电流i的单位为A(安[培])如果电流的大小和方向均不随时间变化而变化，这就是直流电流，定义实际电路中难于确定电流的实际方向电流的“参考方向”：可任意指定，用箭头或下标表示，如图1.5若电流的参考方向与它的实际方向一致，则电流为正值（i>0）;若电流的参考方向与它的实际方向相反，则电流为负值（i<0）。所以在指定的电流参考方向下，电流值的正和负，就可以反映出电流的实际方向。电路中某点移动至无限远处所做的功就是该点的电位。电压的参考方向可任意指定当电压的参考方向与它的实际方向一致时，电压为正值（u>0）；反之，当电压的参考

4、方向与它的实际方向相反时，电压为负值(u<0)。1.2.2电压及其参考方向定义：把单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功即为a、b两点间的电压，即电压的参考方向的表示方式：用正（＋）、负（－）极性来表示，正极指向负极的方向就是电压的参考方向如图1－2（a）所示用一个箭头来表示电压的参考方向，如图1－2（b）所示用双下标表示，如uAB表示A和B之间的电压的参考方向由A指向B。元件ABu元件ABu（a）u>0（b）u<0图1－21.2.3电压、电流的关联参考方向关联的参考方向：电流参考方向与电压参考“＋”极到“－”极的方向一致，即电流的流向是从电压的“＋”极流

5、向“－”极非关联参考方向：电流从电压的“－”极流向“＋”极（a）关联参考方向（b）非关联参考方向1.3电功率和能量1、功率电路中，单位时间内电路元件的能量变化用功率表示，即功率p单位为W(瓦[特])。将上式等号右边分子、分母同乘以dq后，变为即：元件吸收或发出的功率等于元件上的电压与电流之积。直流电路的这一公式写为当U、I关联参考方向时，P=UI当U、I非关联参考方向时，P=－UI。若计算结果P＞0，说明该元件吸收或消耗功率，是负载若计算结果P＜0，说明该元件发出功率，是电源例1.1已知某元件两端的电压u为5V，A点电位高于B点电位，电流的实际方向为自A点

6、到B点，其值为2A。试确定该元件是吸收功率还是发出功率？解：元件ABi（a）u>0,i>0u元件ABi（b）u<0,i>0u（a）设u、i为关联参考方向，且均与实际方向一致，元件的功率为：P=ui=5×2=10W>0，故吸收（b）设u、i为非关联参考方向，且电流参考方向与实际方向一致，电压参考方向与实际方向相反，元件的功率为p=－ui=5×2=10W>0，故吸收例求图示电路中各方框所代表的元件吸收或发出的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++

7、++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－解对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意2、电能当已知设备的功率为P时，则t秒钟内设备消耗的电能为电能W的单位为J(焦[耳])。在电工中，直接用瓦特秒(W·s)作单位。在实际中，常用千瓦小时(kW·h)作单位。1.4电路元件1.4.1电阻元件1)金属导体的电阻导体对电流呈现一定的阻碍作用。这种阻碍作用被称为电阻，用字母R来表示。导体的电阻值R与导体的长度l成正比，与导体的横截面积s成反比，并与导体材料的性质有关，用公式表示为式中，是电

8、阻率，单位为·m(欧[姆]米)，l是导体的长度，单位